(57)【要約】【課題】回転清掃体を駆動する電動機の耐久性を向上できる電気掃除機を得ることにある。【解決手段】吸込み口体に設けた回転清掃体を駆動する電動機１５に流れる電流値を検出する電流センサ１７を備える。このセンサ１７で検出された電流値に基づいて電動機１５に流れる電流の値を、一定に保持するように制御する一定電流制御部１９を備える。電動機１５に流れる電流が増加した場合に、この増加した過電流を、一定電流制御部１９での制御に優先して、一定電流制御部１９による電流制御幅より大きな下げ幅で下げる電流量急減制御部２０を備える。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機により駆動される回転清掃体が設けられた吸込み口体を備えた電気掃除機において、
前記電動機に流れる電流値を検出する電流検出手段と、
前記電動機に流すべき一定電流についての定電流閾値が設定されていて、前記電流検出手段が検出する電流値に基づいて前記電動機に流れる電流の値が前記定電流閾値を保持するように制御する一定電流制御部、及び前記定電流閾値より高いレベルの過電流閾値が設定されていて、前記電動機に流れる電流が増加して前記過電流閾値を超えた場合に、この増加した過電流を、前記一定電流制御部での制御に優先して前記一定電流制御部による電流制御幅より大きな下げ幅で下げる電流量急減制御部を有する制御手段と、
を具備した電気掃除機。
【請求項２】
電動機により駆動される回転清掃体が設けられた吸込み口体を備えた電気掃除機において、
前記電動機に流れる電流値を検出する電流検出手段と、
前記電動機に流すべき一定電流についての定電流閾値が設定されていて、前記電流検出手段が検出する電流値に基づいて前記電動機に流れる電流の値が前記定電流閾値を保持するように制御する一定電流制御部、及び前記定電流閾値より高くかつ夫々異なるレベルの過電流閾値が複数設定されていて、前記電動機に流れる電流が増加して少なくとも１以上の前記過電流閾値を超えた場合に、この増加した過電流を、前記一定電流制御部での制御に優先して、前記各過電流閾値に応じて夫々予め定められているとともに前記一定電流制御部による電流制御幅より大きな下げ幅で下げる電流量急減制御部を有する制御手段と、
を具備した電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機により駆動される回転清掃体が設けられた吸込み口体を備えた電気掃除機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸込み口体に組込まれた回転清掃体を電動機で駆動するものでは、回転清掃体がロック状態になった際に、前記電動機に過電流が流れないようにして、この電動機を保護している。
【０００３】
このために、従来、電動機に流れる電流を検出して、その検出電流値に基づいて電動機への供給電力を低下させている。この場合に、電動機にある程度電流が流れるように定電流制御をする工夫や、電動機に対する電力供給を完全に遮断してしまうという工夫が知られている（例えば特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１８７００９号公報（段落００２２−００２７、００３２、図１−図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電動機への電力供給を完全に遮断する構成では、それが機能した後に回転清掃体の回転を妨げる原因が取除かれても回転清掃体は停止したままであるので、この状態が使用者にとって故障と誤認され易い。
【０００６】
又、定電流制御をする構成では、この制御が有効に達成されるまでに比較的長い時間を要し、その間は電動機に過電流が流れるので、電動機の劣化を抑制する効果が低い。
【０００７】
すなわち、一般に、回転清掃体を駆動する電動機に対しては定電流制御が行なわれている。この定電流制御では、回転清掃体を駆動する電動機に対して過負荷とならない程度の比較的大きい電流を供給して、電動機性能が良好な領域に保持しつつ電動機を運転するようになっている。そして、精度良く制御する必要から、この制御による上げ幅、下げ幅を小さく設定しているため、大きな電流変化があった場合は、電流判定およびそれに基づく制御を多数回行なわなければならない。
【０００８】
しかも、定電流制御ではその制御の信頼性を得るために、通常、電流判定は電流検出手段で検出される１回の電流値だけで電動機に流れる電流値を評価するのではなく、例えば十数回サンプリングをし、その平均値を求める処理をして、この演算結果にしたがって定電流制御が行なわれている。
【０００９】
そして、このような事情は、回転清掃体を駆動する電動機に対する定電流制御が、回転清掃体がロック状態になって始めて行なわれる特許文献１の技術でも、同じである。
【００１０】
このため、回転清掃体がロック状態に至った場合に電動機に流れる過電流に対して、これを所定の電流値（定電流制御の制御目標である定電流閾値）にまで下げるのに実施される定電流制御の利きが、過電流の急激な増加に比較して遥かに緩慢である。したがって、過電流の発生時点から前記目標電流値に電流を下げることが達成されるまでに比較的長い時間を要し、その間に電動機に流れる過電流によって、電動機の劣化が促進され易い。
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、回転清掃体を駆動する電動機の耐久性を向上できる電気掃除機を得ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、吸込み口体に設けた回転清掃体がロック状態となって、この回転清掃体を駆動する電動機に流れる電流が増加した場合に、この増加した過電流を、電動機に流れる電流の値が一定に保持されるように制御する一定電流制御部での制御に優先して、この一定電流制御部による電流制御幅より大きな下げ幅で下げる電流量急減制御部を備えている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図４を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
【００１４】
図１に例示するキャニスタ型の電気掃除機１は、掃除機本体２と、これに内蔵された電動送風機３と、フローリング床面や絨毯等の被掃除面から吸込んだ含塵空気を掃除機本体２内に導く気流ガイド７と、吸込み口体１１とを具備している。
【００１５】
移動車輪６が取付けられている掃除機本体２は、例えば集塵室からなる集塵部と、この集塵部に対する空気の流れ方向の上流側に位置する吸込み口５とを有している。掃除機本体２内には、集塵部に対する空気の流れ方向の下流側、例えば掃除機本体２の後部に位置して電動送風機３が配置されている。
【００１６】
気流ガイド７は、例えば可撓性の吸塵ホース８と、延長管１０とを備えている。吸塵ホース８の一端部８ａは吸込み口５に着脱可能に差込み接続される。吸塵ホース８の他端部８ｂは手元操作部９で形成され、この操作部９が有するハンドル９ａには各種の操作スイッチ９ｂが取付けられている。延長管１０の一端部１０ａは手元操作部９の先端嵌合筒部９ｃに着脱可能に接続される。延長管１０の他端部１０ｂ又は手元操作部９の先端嵌合筒部９ｃには、吸込み口体１１が選択的に着脱可能に接続される。
【００１７】
電気掃除機１の電動送風機３を駆動させることにより、この電動送風機３に吸い込まれる気流が形成される。それによって、吸込み口体１１が被掃除面の塵を空気とともに吸込んで、それを、延長管１０及び吸塵ホース８の内の少なくとも吸塵ホース８を経由させて掃除機本体２の前部の集塵部に導き、この集塵部内に着脱可能に収容された集塵袋等のフィルタ４で前記塵を捕捉できる。なお、図１中符号２ａは掃除機本体２の一部をなして集塵部を開閉する蓋を示している。
【００１８】
集塵部は、掃除機本体２に着脱されて、その装着状態でサイクロン式の集塵をする集塵カップで形成することもできる。フィルタ４を通過した空気は、電動送風機３に吸込まれてこの電動送風機３から排出された後、掃除機本体２に設けた排気口（図示せず）を通して掃除機本体２の外部に排出される。以上により被掃除面を掃除できる。
【００１９】
吸込み口体１１は、吸込み口本体１２、接続管１３、及び回転清掃体１４等を備えている。接続管１３は延長管１０の他端部１０ｂ又は前記先端嵌合筒部９ｃに着脱可能に嵌合して接続される。吸込み口本体１２は下面に吸込み開口（図示しない）を有している。この吸込み口本体１２には、吸込み開口から一部が突出される回転自在な回転清掃体１４が内蔵されているとともに、この回転清掃体１４を駆動する電動機１５及び図示しない制御装置１６等が内蔵されている。電動機１５の運転は、前記手元操作部９に設けられている回転清掃体用の操作スイッチ９ｂが操作されることにより、制御装置１６等を介して制御される。
【００２０】
図２に示すように制御装置１６は、電流検出手段として例えば電流センサ１７を備えているとともに、制御手段１８を備えている。電流センサ１７は電動機１５に流れる電流値を検出するものである。マイクロプロセッサー等を含んで構成される制御手段１８は、電流センサ１７が検出した電流値に基づいて、電動機１５に対して定電流制御を行う一定電流制御部１９と、回転清掃体１４の回転がロック状態となった直後に電動機１５に対する供給電流量を速やかに減少させる電流量制御部例えば前記供給電流量を急減させる電流量急減制御部２０とを有している。なお、ここに回転清掃体１４の回転がロック状態になるとは、回転清掃体１４にじゅうたんの毛や大きな塵等が絡み付くなどして、回転清掃体１４の回転が妨げられることを指している。又、図２中符号２１は電源回路を示している。
【００２１】
一定電流制御部１９は、これに設定されている定電流閾値Ｉ１（図４参照）を保持するように電動機１５に流れる電流を、電流センサ１７が検出する電流値に基づいて制御するものである。この制御によって、電動機１５に対して過負荷とならない程度の比較的大きい電流が供給され、電動機性能が良好な領域に保持しつつ電動機１５が運転される。
【００２２】
この定電流制御では、電流センサ１７で検出される電流値を例えば十数回サンプリングして、その平均値を求める処理をすることによって、電動機１５に流れる電流値を評価し、この評価値にしたがって定電流制御が行なわれる。具体的には前記電流の評価値が定電流閾値Ｉ１を超えたときには、検出する電流値が所定幅（電流制御幅）だけ下がるように電動機１５に供給する電圧を減少させ、電流の評価値が定電流閾値Ｉ１を下回ったときには、検出する電流値が電流制御幅だけ上がるように電動機１５に供給する電圧を上昇させる。そして、これを繰返すことにより電動機１５に流れる電流は定電流閾値に保持されるように制御される。
【００２３】
電流量急減制御部２０は、回転清掃体１４がロック状態に至った場合に電動機１５に流れる過電流に対処する制御を行うものである。
【００２４】
すなわち、電流量急減制御部２０には定電流閾値Ｉ１より高いレベルの過電流閾値Ｉ２（図４参照）が設定されている。電流量急減制御部２０は、その過電流閾値Ｉ２を超える電流（過電流）が電動機１５に流れたことが電流センサ１７で検出された場合に、一定電流制御部１９による制御に優先して、この一定電流制御部１９での電流制御幅（これは定常運転状態での電流値の例えば０．１％程度）より遥かに大きな下げ幅Ａ（図４参照）で、電動機１５に流れる電流が急激に下がるように電動機１５に供給する電圧を制御を行うようになっている。
【００２５】
電動機１５に流れる電流に対する制御装置１６での制御手順は図３に示されている。すなわち、操作スイッチ９ｂでの操作で電動機１５が動作されるとともに回転清掃体１４が駆動されることにより、電流センサ１７が検出する電流値に基づいて、電動機１５に流すべき電流が定電流閾値Ｉ１を保持するようにする一定電流制御部１９での定電流制御が実行される（ステップＳ１）。
【００２６】
ところで、電流量急減制御部２０は、電流センサ１７が検出した電流の値が、過電流閾値Ｉ２を超えたかどうかを判断している（ステップＳ２）。このステップＳ２での判断がＮＯの場合、言い換えれば、回転清掃体１４が適正に回転をしていて電動機１５に急激な過電流が流れない場合には、前記定電流制御が継続される。
【００２７】
しかし、この定常運転状態において回転清掃体１４の回転がロック状態になると、電動機１５に流れる電流が急激に増加して、この急激な増加電流（過電流）の値が過電流閾値Ｉ２を超えるようになるので、この時点でステップＳ２での判断はＹＥＳとなる。この場合には、ステップＳ３が実行される。すなわち、電流量急減制御部２０での制御により、回転清掃体１４を駆動する電動機１５に供給される電圧が、定常運転状態に比較して例えば３０％急激に低下される。この電圧降下に応じて電動機１５に供給される電流量が、大幅（前記下げ幅Ａ）に下げられる。なお、以上の電圧制御により電流量を急減させる制御は、電動機１５に対する電圧印加回路に接続されているサイリスタの位相角を制御することによってなされる。
【００２８】
そして、この電流量急減制御の後には、再びステップＳ１に戻って、定電流制御が繰返される。この繰返しは回転清掃体１４のロック状態が解除されるまで継続される。
【００２９】
以上の制御によって、回転清掃体１４がロック状態となった場合に、電動機１５には過電流閾値Ｉ２を超える値の過電流が流れなくなるとともに、図４に示すように電流値の急増時点Ｘから前記電流量の急減を経て定電流制御により定電流閾値Ｉ１に電流値が収まるまでに要する時間、言い換えれば、電動機１５に過電流が流れる時間ｔ１を短くできる。したがって、電動機１５に対する負担及び発熱が抑制されるので、電動機１５の耐久性を向上することが可能である。
【００３０】
図４中符号Ｙは比較のために記載した定電流制御のみを行う従来技術による電流値変化を示している。この場合、電流値の急増時点Ｘから定電流閾値Ｉ１に電流値が収まるまでに要する時間ｔ２が長い。又、以上のように回転清掃体１４がロック状態となっても電動機１５には電流が流されているので、回転清掃体１４の回転を妨げる原因が取除かれた場合には、この回転清掃体１４は回転できる。したがって、故障と勘違いされることがない。なお、本実施形態では、過電流の急増に対して電動機１５への供給電圧を３０％一気に下げたが、この下げ方は任意に設定することが可能であるとともに、定電流閾値Ｉ１よりも小さな電流値となるように電動機１５への供給電圧を下げることも可能である。
【００３１】
図５〜図７は本発明の第２実施形態を示している。この実施形態は基本的には第１実施形態と同じであるので、同じ構成には第１実施形態と同じ符号を付して、その構成及び作用の説明を省略し、以下異なる部分について、必要により図１及び図２を参照して説明する。
【００３２】
第２実施形態の電流量急減制御部２０には、過電流閾値が単一ではなく、複数例えば図６及び図７に示すように第１過電流閾値Ｉ３と、これよりも高いレベルの第２過電流閾値Ｉ４とが設定されている。そして、第１過電流閾値Ｉ３を電流センサ１７が検出する電流の値が超えた場合に、第１過電流閾値Ｉ３に対応して急減される電流量、言い換えれば、第１過電流閾値Ｉ３に対する電流値の下げ幅Ｃが定められている。同様に、第２過電流閾値Ｉ４を電流センサ１７が検出する電流の値が超えた場合に、第２過電流閾値Ｉ４に対応して急減される電流量、言い換えれば、第２過電流閾値Ｉ４に対する電流値の下げ幅Ｂが定められている。図６に例示するように下げ幅Ｂは電動機１５に対する供給電圧を４０％低下させた場合の電流値の変化に相当し、図７に例示するように下げ幅Ｃは電動機１５に対する供給電圧を２０％低下させた場合の電流値の変化に相当している。なお、以上説明した事項以外は第１実施形態と同じである。
【００３３】
この第２実施形態で回転清掃体１４を駆動する電動機１５に流れる電流に対する制御装置１６での制御手順は図５に示されている。すなわち、操作スイッチ９ｂでの操作で電動機１５が動作されるとともに回転清掃体１４が駆動されることにより、電流センサ１７が検出する電流値に基づいて、電動機１５に流すべき電流が定電流閾値Ｉ１を保持するようにする一定電流制御部１９での定電流制御が実行される（ステップＳ１）。
【００３４】
ところで、電流量急減制御部２０は、電流センサ１７が検出した電流の値が、過電流閾値Ｉ３又はＩ４を、超えたかどうかを判断している（ステップＳ２ａ、Ｓ２ｂ）。つまり、ステップＳ２ｂに先行して行なわれるステップＳ２ａでは、高いレベルの過電流閾値Ｉ４を基準として判断をする。この判断がＮＯの場合、言い換えれば、回転清掃体１４が適正に回転をしていて電動機１５に高レベルの過電流閾値Ｉ４を超える過電流が流れない場合には、ステップＳ２ｂで低レベルの過電流閾値Ｉ３を基準として判断をする。このステップＳ２ｂでの判断がＮＯの場合は前記定電流制御が継続される。
【００３５】
定電流制御下で回転清掃体１４の回転がロック状態になると、電動機１５に流れる電流が急激に増加する。この急激な増加電流（過電流）の値が過電流閾値Ｉ４を超えるようになるので、この時点でステップＳ２ａでの判断はＹＥＳとなる。この場合には、ステップＳ３ａが実行される。このため、電流量急減制御部２０での制御により、回転清掃体１４を駆動する電動機１５への供給電圧が、定常運転状態に比較して例えば４０％急激に低下される。この電圧降下に応じて電動機１５に供給される電流量が、大幅（前記下げ幅Ｂ）に下げられる。
【００３６】
又、前記定電流制御下で回転清掃体１４の回転がロック状態になって、電動機１５に流れる電流が急激に増加して、その急激の増化電流（過電流）の値が過電流閾値Ｉ４よりは小さいが過電流閾値Ｉ３を超える場合には、ステップＳ２ａでの判断がＮＯとなり、次のステップＳ２ｂの判断はＹＥＳとなり、ステップＳ３ｂが実行される。このため、電流量急減制御部２０での制御により、回転清掃体１４を駆動する電動機１５への供給電圧が、定常運転状態に比較して例えば２０％急激に低下される。この電圧降下に応じて電動機１５を流れる電流量が、大幅（前記下げ幅Ｃ）に下げられる。この電流量急減制御の後には再びステップＳ１に戻って、定電流制御が繰返され、この繰返しは回転清掃体１４のロック状態が解除されるまで継続される。
【００３７】
以上の制御によって、回転清掃体１４がロック状態となった場合に、電動機１５には過電流閾値Ｉ３又はＩ４を超える値の過電流が流れなくなるとともに、図６又は図７に示すように電流値の急増時点Ｘから前記電流量の急減を経て定電流制御により定電流閾値Ｉ１に電流値が収まるまでに要する時間ｔ３又はｔ４を夫々短くできる。なお、電動機１５に過電流が流れる時間ｔ３及びｔ４は、それを得るための前記下げ幅Ｂ、Ｃの設定によって略同じにすることが可能である。
【００３８】
したがって、第２実施形態においても、回転清掃体１４を駆動する電動機１５の負担や発熱が抑制されるので、電動機１５の耐久性を向上することが可能である。
【００３９】
前記各実施形態では、定電流閾値をＩ１としたものについて説明したが、定電流閾値を所定の幅を持ったものとして、電流値が所定範囲内になるように定電流制御を行うものでもよい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、回転清掃体がロック状態になった時にこの回転清掃体を駆動する電動機に過電流が流れる時間を短縮可能であるので、前記電動機の耐久性を向上できる電気掃除機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電気掃除機を示す斜視図。
【図２】図１の電気掃除機が備える回転清掃体駆動用の電動機の制御系を示すブロック図。
【図３】図２の制御系のフローチャート。
【図４】図２の制御系で電動機に流される電流と時間との関係を示す特性図。
【図５】本発明の第２実施形態に係る電気掃除機が備える回転清掃体駆動用の電動機の制御系のフローチャート。
【図６】過電流の電流値が大きい場合に図５の制御系で電動機に流される電流と時間との関係を示す特性図。
【図７】過電流の電流値が小さい場合に図５の制御系で電動機に流される電流と時間との関係を示す特性図。
【符号の説明】
１…電気掃除機、１１…吸込み口体、１２…吸込み口本体、１４…回転清掃体、１５…電動機、１６…制御装置、１７…電流センサ（電流検出手段）、１８…制御手段、１９…一定電流制御部、２０…電流量急減制御部（電流量制御部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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